В чем разница между непрерывной лазерной очисткой и импульсной лазерной очисткой?

Лазерная технология очистки, являясь эффективным и экологически чистым методом очистки поверхностей, в зависимости от способа выхода лазера в основном делится на непрерывную и импульсную лазерную очистку. Между ними существуют значительные различия с точки зрения механизмов действия, параметров процесса, эффекта очистки и областей применения.
I. Механизм действия
Непрерывная лазерная очистка использует лазерный луч с постоянной выходной мощностью, который непрерывно облучает поверхность заготовки. Механизм очистки в основном основан на тепловом эффекте. Когда загрязнения или покрытия поглощают энергию лазера, их температура продолжает повышаться, и в конечном итоге они удаляются за счет таких процессов, как плавление, испарение или тепловое расширение. Тепловое воздействие на основу является относительно непрерывным и глубоким.
Импульсная лазерная очистка использует периодическую подачу лазерных импульсов с высокой пиковой мощностью, каждый из которых имеет чрезвычайно короткую длительность (обычно в наносекундах, пикосекундах или даже фемтосекундах). Механизм очистки сочетает тепловые и механические эффекты. Загрязнения быстро нагреваются, испаряются или ионизируются в течение крайне короткого промежутка времени, создавая интенсивные ударные волны. Эти ударные волны используют свою силу для «встряхивания» загрязнений с поверхности основы. Благодаря кратковременности воздействия тепло не успевает распространиться по основному материалу, поэтому зона теплового влияния относительно мала.
II. Ключевые параметры процесса
Основными параметрами непрерывной лазерной очистки являются мощность лазера (в ваттах, Вт) и скорость сканирования. Подбирая мощность и скорость, можно контролировать количество энергии, подаваемой на единицу площади (плотность энергии).
Основные параметры импульсной лазерной очистки значительно сложнее и включают в себя следующее:
Энергия импульса (джоуль, Дж): Энергия, содержащаяся в одном импульсе.
Ширина импульса (секунды, с): Длительность одного импульса, которая определяет плотность мощности.
Частота повторения импульсов (герц, Гц): Количество импульсов, выдаваемых за одну секунду, что влияет на эффективность очистки.
Плотность мощности (ватт на квадратный сантиметр, Вт/см²): Определяется как энергией импульса, так и его шириной и является ключевым фактором при формировании механического воздействия.
III. Эффект и характеристики очистки
Эффективность очистки: При одинаковой средней мощности непрерывный лазер благодаря постоянной подаче энергии обычно обеспечивает более высокую скорость удаления материала и, соответственно, более высокую эффективность очистки. Эффективность импульсного лазера ограничена частотой повторения импульсов.
Тепловое воздействие: непрерывный лазер обеспечивает большой и постоянный тепловой ввод в подложку, что может привести к термическому повреждению подложки, например, к плавлению, деформации и изменению микроструктуры. Этот риск особенно высок для материалов, чувствительных к теплу. Зона теплового воздействия импульсного лазера мала, что позволяет осуществлять «холодную обработку», делая его более подходящим для очистки прецизионных и чувствительных к нагреву компонентов.
Точность и управляемость очистки: управляя энергией и количеством отдельных импульсов, импульсный лазер может обеспечить поэтапное удаление загрязнённого слоя с более высокой точностью управления и более лёгкой реализацией избирательной очистки без повреждения подложки. Точность управления непрерывным лазером относительно ниже.
Область применения механизма очистки: непрерывный лазер более подходит для удаления загрязнений, слабо связанных с основой или которые могут быть эффективно удалены за счёт теплового воздействия, например, масляных пятен, краски, резины и т.д. Механическое ударное воздействие импульсного лазера более эффективно для удаления прочно прилипших частиц (например, пыли, металлических частиц), оксидных слоёв и мелких частиц.
Стоимость оборудования и его сложность: импульсные лазеры, особенно ультракороткоимпульсные, как правило, имеют более высокую техническую сложность и стоимость производства по сравнению с непрерывными лазерами при одинаковой средней мощности.
IV. Сценарии применения
Очистка непрерывным лазером: этот метод обычно используется в крупномасштабных задачах высокопроизводительной макроскопической очистки, например, удаление краски с корпуса судна, предварительная обработка поверхностей крупных стальных конструкций, очистка форм для шин и т.д. Применим в областях, где отсутствуют строгие требования к тепловому повреждению основы.
Импульсная лазерная очистка: широко применяется в областях высокоточной и малоинтенсивной микрой обработки и очистки, таких как очистка электронных компонентов, восстановление культурных ценностей, дезактивация прецизионных форм, удаление частиц с поверхности полупроводниковых пластин и обслуживание ключевых компонентов в аэрокосмической отрасли.

Непрерывная лазерная очистка и импульсная лазерная очистка — это два технических подхода, основанных на различных физических механизмах. Непрерывный лазер в основном полагается на тепловой эффект, имеет преимущества, включая высокую эффективность и возможность очистки больших площадей; импульсный лазер сочетает тепловые и механические эффекты, при этом его основным преимуществом является высокая точность и низкий уровень теплового повреждения. На практике необходимо комплексно учитывать такие факторы, как характеристики материала объекта очистки, тип загрязнений, требования к точности и допустимость воздействия тепла, чтобы выбрать соответствующую технологию.